变流器的热监测的制作方法
【专利摘要】用于车辆电动机的变流器的热监测应该得到改进。因此提出一种方法，其中测量变流器的温度。此外，测定变流器的输出的功率。借助变流器的热模型，利用作为输入值的输出的功率来估计变流器的温度，比较估计的温度与测量的温度，提供相应的监测信号。由此能够识别在子负载区域中的测量温度与计算温度的偏差以及进而能够识别在冷却系统中的相对应的故障。
【专利说明】变流器的热监测
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对车辆的电动机的变流器进行热监测的方法，其中，变流器的温度被测量。此外，本发明还涉及一种用于对上述变流器进行热监测的监测装置，该监测装置具有用于测量变流器的温度的测量装置。
【背景技术】
[0002]机动车内燃机大多通过液体冷却设备被冷却。当冷却设备发生故障时，内燃机的温度便取决于负载数与周围环境条件而上升。此温度上升可以通过在驾驶员可视区域内的显示元件被观测到。多数情况下，当某阈值被超过时，还会产生附加的声学和/或光学信号，此信号可以引起驾驶员对上述状况的注意。对于概温度上升的所谓的时间常数(某特定的温度差被克服所用的时间)处于几分钟的范围内，使得车辆驾驶员在发现功能故障后仍有时间把车辆无危险地停住。
[0003]同样，用于机动车的电力驱动装置的变流器也常使用具有上述类似结构的液体冷却设备。然而，由于变流器的重量比内燃机的重量小很多，因此，在这里热时间常数仅仅处于几十秒的范围内，也就是说，从发现过高的温度上升到变流器发生可能由于过热引起的损坏之间的时间间隔相比之下较短。
[0004]在一般的工业应用中，当过热被发现后会发出警告。为了保护变流器，进一步的温度上升被中断。在冷却设备功能正常的情况下，上述过程的进行是没有问题的。然而，当冷却设备由于系统发生泄露而失灵，那么在有负荷的情况下，温度会由于较小的热时间常数而快速上升，以至从温度警告到中断之间仅仅是几秒种。对某些特定情况来说，这不足以使车辆无危险地的停住。举例来说，在国道上行驶时，变流器仅加载中等负荷。也就是说，即使当冷却设备发生故障时，所述变流器的温度也必定不会达到警告阈值。然而，在超车过程中，负荷则从上述状态被提高至最大载荷。这时，当冷却设备发生故障时，温度迅速超过警告及中断阈值，以致在超车期间有可能发生可用功率被降低或者完全丧失。这可能导致危急的行驶状况。
[0005]在出版物DE102004018578A1中，用于检测运行中的变流器设备的污染程度的方法和装置是已知的。该装置包括温度模型、温度传感器和计算电路(Auswerteschaltung)。温度传感器被放置于所述变流器的需要被测量温度的组件上。温度模型是用于冷却体的已知的温度模型。借助该模型，根据实际的功率损耗与实际的冷却剂温度，测定要期望的冷却体温度。当变流器设备的冷却体存在污染时，测量出的冷却温度会高于估计的温度模型的冷却体温度。作为比较结果，会得到一个负值。此负值表明，变流器设备的功率件的冷却体的工作状况比所预计的差。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于，可以更好地对用于车辆电动机的变流器进行监测。
[0007]根据本发明，该目的通过一种对用于车辆电动机的变流器的进行热监测的方法实现，该方法通过测量变流器的温度，测定由变流器输出的功率，提供具有作为输入值的输出功率的热模型，根据测定的、输出的功率、借助热模型来估计变流器的温度，比较估计的温度与所测量的温度，以及提供基于比较的监测信号来实现。
[0008]此外，依据本发明提供一种对用于车辆电动机的变流器进行热监测的监测装置，其具有用于测量变流器温度的测量装置以及包括用于测定由变流器输出的功率的检测装置，包括计算装置，在该计算装置中提出具有作为输入值的输出功率的热模型，利用该计算装置、根据测定的、输出的功率借助热模型能够估计变流器的温度，包括用于比较估计的温度与所测量的温度的比较装置以及包括用于提供基于比较的监测信号的信号输出装置。
[0009]以有利的方式测定由变流器输出的功率，即电功率。借助热模型来估计变流器具有的温度。与此同时，测量变流器的温度。同样以有利的方式，可以监测处于达到警告阈值之前的较低的数值范围中的变流器的温度并且进行可信度测试(plausibilisiert)。由此，如果变流器的温度在相对较小的输出的功率下非期望地升高很多，驾驶员则会得到警告。
[0010]优选地，首先在热模型中由输出的功率计算功率损耗。通常，当变流器的效率已知，则由总电功率计算功率损耗。功率损耗是指，造成变流器变热的那部分功率。
[0011]在该热模型中，在预定的计算时间区段上对功率损耗进行平均并标准化，并且此标准化的功率损耗则可以作为此热模型中用于温度估计的因数。借助这个简单的模型，所估计的变流器温度随着功率损耗呈线性上升。
[0012]此外，热模型可以关于时间的线性函数。这里还描述了一种简化，此简化可以带来明显的计算优势。
[0013]用于热模型的时间常数可以由实验测定。所估计的温度可以与所测时间和实验测定时间常数的商呈比例。在实验性的时间常数的测定中可以进行多次尝试，由此对预先确定的温度上升进行时间上的平均。
[0014]特别地，可以在热模型中考虑冷却功率，利用该冷却功率来冷却变流器。因此例如对于变流器温度的估计考虑，是否通过附加措施(例如液体冷却装置)冷却变流器以及如有可能，通过附加措施对变流器进行多强的冷却有多强。
[0015]此外，在热模型中可以设置初始温度作为基础，此初始温度是在车辆启动时，或作为用于估计的起始点被测量的。因此，考虑车辆的周围环境条件用于估计变流器温度。
[0016]这里当把测量所得的初始温度作为热模型中的因数是有利的。由此可以得到相对简化的热模型。
[0017]此外，当所估计的温度与测量所得温度的差值超过预定量时，产生基于监测信号的警告信号。这类警告信号则告知驾驶员，变流器的冷却未按期望进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]依据附图对本发明进行进一步的描述，其中:
[0019]图1为具有第一时间常数的温度模型，以及
[0020]图2为具有第二时间常数的温度模型，此第二时间常数相对第一时间常数减半。【具体实施方式】
[0021]时间常数，即变流器的温度加热到预先确定的温度值所用的时间，其在有与没有有效的水冷却设备的情况下区别很明显。对于特定的一般应用，时间常数可以被容易地测定，并被存放在变流器或其监测系统内。利用该时间常数可以构建变流器温度的热模型。
[0022]热模型的重要因数为变流器的功率损耗。此功率损耗指的是最终被转化为变流器内的热量的那部分功率。此功略损失可以根据下面的公式测定:
[0023]Pv= (1-H)Pges
[0024]其中，n相当于变流器的效率，即输出功率与输入功率的商。P㈣相当于输入功率，也就是总的流入变流器的功率。此功率P㈣通常从用于调节驱动存在的值，例如从中间电路电压和输出电流来得出。
[0025]在定型试验时例如可以实验性地测定变流器功率。此外在某些情况下可以考虑效率与其他值，例如与周围环境温度的相关性。
[0026]此外，由在加热实验下的定型试验结果，可以测定系统的热时间常数，即系统的温度升高到预定温度值所用的时间。如上文已经表明的，该热时间常数被存放在变流器，并可供使用以便计算和估计给定运行状态下的要期望的变流器温度。用于估计变流器温度0的相应热模型可以如下表示:
【权利要求】
1.一种用于对车辆的电动机的变流器进行热监控的方法， -测量所述变流器的温度， 其特征在于 -测定由所述变流器的输出的功率， -提供具有作为输入值的所述输出的功率的热模型， -借助所述热模型，根据测定的所述输出的功率估计所述变流器的所述温度， -比较估计的所述温度(e)与测量的所述温度，以及 -基于所述比较提供监测信号。
2.根据权利要求1的方法，其中，在所述热模型中，由所述输出的功率首先计算功率损耗。
3.根据权利要求2的方法，其中，在所述热模型中，在预定的计算时间区段上对所述功率损耗进行平均和标准化，并且标准化的所述功率损耗在所述热模型中作为用于估计所述温度的因数。
4.根据前述权利要求任一项的方法，其中，所述热模型是在时间上的线性函数。
5.根据权利要求4的方法，其中，实验性地测定所述热模型中的时间常数。
6.根据前述权利要求任一项的方法，其中，在所述热模型中考虑冷却功率，所述变流器利用所述冷却功率被冷却。
7.根据前述权利要求任一项的方法，其中，在所述热模型中以所述变流器的初始温度作为基础，所述初始温度在所述车辆启动时或作为用于估计的起始点被测量的。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其中，测量的所述初始温度在所述热模型中作为的因数。
9.根据前述权利要求任一项的方法，其中，当估计的所述温度与测量的所述温度的差值超过预定值时，产生基于所述监测信号的警告信号。
10.一种对用于车辆电动机的变流器进行热监测的监测装置，具有 -用于测量所述变流器温度的测量装置， 其特征在于， -用于测定由所述变流器输出的功率的检测装置， -计算装置，在所述计算装置中提出具有作为输入值的所述输出的功率的热模型，利用所述计算装置、根据测定的、所述输出的功率估计所述变流器的所述温度， -用于比较估计的所述温度与所测量的所述温度的比较装置，以及 -用于提供基于所述比较的监测信号的信号输出装置。
【文档编号】H02H6/00GK103718406SQ201280037170
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年7月27日
【发明者】安德烈斯·库恩 申请人:西门子公司